공공폐수처리시설 설계지침

가압펌프에서 압력을 받은 폐수는 가압탱크로 유입되어 가압상태를 1~2분 정도 유지하고 공기를 용존시키면 가압압력에 비례해 용존공기량이 증가하므로 대기압에 비해서 과포화공기가 용존된다. 이러한 폐수를 감압장치에 통과시킨 후 부상분리조로 유입시키면 대기압으로 감압되기 때문에 과잉용존공기가 작은 입자상태의 기체로 되고 고형물의 표면에 부착성장해서 부상한다. 가압방법으로는 폐수의 전체를 가압하는 방법(전량가압법), 폐수의 일부를 가압하는 방법(부분가압법) 및 처리수의 일부를 반송가압하는 방법(순환수가압법)이 있다. 유분을 함유한 폐수와 같이 배관이나 시설내부에 부착할 우려가 많은 것 또는 플록이 파괴되기 쉬운 경우에는 처리수의 일부를 반송가압해서 순환하는 방법이 좋다. 처리수의 일부를 반송가압하는 경우의 장점은 용존성 고형물의 감소로 공기의 용해도가 증가하게 되고 부유물질의 농도가 감소하여 유지관리의 문제가 줄어들게 된다. 측면 가압식 방법은 처리유량중 오존주입을 위해 일부 혹은 필요량을 펌핑하여 인젝터 등을 통과시키고 이때 인젝터 등에 오존을 주입시켜 특수노즐이 부착된 가압식 용해탱크(reactor)에서 1~3분 정도 체류시켜 처리하는 방식으로 용해탱크는 내식성 및 안전성을 고려하여 콘크리트제 또는 스테인레스제의 완전 밀폐구조로 하여야 한다. 용해된 오존은 처리수조(반응조)에서 유입수와 접촉하도록 한다. 처리수조(반응조)는 내식성 및 안전성을 고려하여 콘크리트제의 수조 또는 스테인레스제의 밀폐구조로 설치하며 미반응된 오존이 외부로 누출되지 않도록 하여야 한다. 필요 유량만 가압반응시킴으로 동력소모량이 전체 가압식 방식에 비해 적게 소모된다. 또한 일정유량만 가압식 용해탱크에 유입하므로써 시간별 유량변동에 대응성이 우수하다. 원심형송풍기의 장점은 운전시 소음이 적으며 기초부분이 적은 면적을 차지한다. 반면 운전압력에 제한이 있고 산기기의 막힘에 의한 역류압력(backpressure)이 증가할 경우 전달되는 공기의 양이 줄어드는 단점이 있다. 대부분의 경우 포기조가 항상 일정깊이에서 변화폭을 갖고 운전되므로 원심형송풍기를 설치하는 것이 좋다. 원심형송풍기는 송풍량이 85m3 /분보다 큰 경우에 주로 사용되고 이보다 낮은 송풍량이 필요할 경우는 송풍량조절장치를 설치하며 일반적으로 조절된 토출압력은 48~62kN/m2이다. 원심펌프의 유입구와 유출구에 소음기를 부착하지 않은 경우에는 소음문제가 심각하다. 40m3 /분의 송풍량이 필요한 경우는 원심송풍기를 사용하는 것이 부속설비도 적고 경량이며 타기종에 비하여 경제적이다. 반면에 연속회분식 활성슬러지공정과 같이 포기조의 수심이 변하는 경우는 용적형 송풍기를 설치하는 것이 바람직하다. 그리고 유입되는 공기의 중량과 토출압력은 유입시의 온도에 따라 달라지므로 송풍기를 선택할 경우는 예상되는 최고토출온도에서 요구되는 공기량을 공급할 수 있도록 하여야 한다. 용적형 송풍기의 경우는 다양한 압력을 갖고 상대적으로 균일한 유량을 토출시키기 때문에 유량 조절을 하기 위해서는 다단으로 송풍기를 설치하거나 속도조절이 가능한 원동기를 이용한다. 그리고 주파수변동형 교류원동기를 용적형 송풍기에 설치할 경우 다양한 용량과 다양한 압력범위에서 운전할 수 있으나, 유입구를 조절하는 방법은 사용할 수 없다. 원심형 송풍기의 유량조절은 일반적으로 속도조절이 가능한 모터를 사용하거나 스로트밸브를 조작하거나 유입용 베인(vane)을 조절하여 가능하다. 그리고 유량에 따른 송기량의 제어는 서로 다른 용량의 송풍기를 설치하여 조절하는 경우도 있다. 유입구를 조절하는 방법과 산기기를 조절하는 방법은 원심펌프에서 사용하는 방법이고, 속도조절이 가능한 원동기는 용적형 송풍기에서 적용 가능하다. 공기량을 배출 혹은 우회(bypassing) 시키는 방법 역시 원심펌프에서 아주 유용한 방법이지만 운전이 초기에서 정상운전상태로 넘어 가면 많은 진동과 기계자체의 열이 많이 발생한다. 송풍기의 송풍량은 20℃, 표준압력하에서 가동율을 표시하는데 온도가 올라갈수록 공기의 밀도는 증가한다. 따라서 송풍기 설치시에는 하절기를 기준으로 설정하고 원동기의 경우는 동절기를 작동시 나타내는 효율을 기준으로 선택하여야 한다. 송풍기회전차 및 원동기의 회전수와 공기유속이 크기 때문에 송풍기에서 진동 및 소음이 크게 발생하므로 흡음성의 재료를 사용하여 가능한 한 실외에 소음이 새어나오지 않도록 하여야 한다. 진동은 바닥과 원동기사이를 고무충전물 등으로 채워서 방지한다. 소음방지를 위하여 송풍기는 별도의 송풍기실에 설치하며, 송풍기실내의 소음은 소음기를 부착하는 등의 방법으로 제어한다. 그리고 송풍기와 배관사이에서 발생하는 소음은 배관상에 신축조인트를 사용하여 소음을 줄일 수 있다. 운전시 진동은 편진동 1/100 이하가 되도록 한다. 송풍기의 기초는 건물바닥과 분리하기도 하고 방진장치를 설치할 때에도 진동이 흡수되도록 충분한 크기로 하여야 하며, 건물에 진동을 전달하여 공진이 발생되지 않도록 방진을 고려해야 한다. 일반적으로 루트형 등 용적형송풍기는 원심형송풍기보다 소음이 더 크다. 송풍기에서의 진동 및 소음은 완벽히 방지하기 어려우므로 송풍기실은 원칙적으로 관리본동과 분리하여 건축해야 한다. 원동기의 전압은 원동기용량에 따라 결정되는데 송풍기실내에 원동기가 여러 개 사용될 경우는 동일한 전압으로 통일시켜 사용하는 것이 좋다. 원동기의 극수는 사용하는 송풍기에 따라 2~6극까지 사용할 수 있으며 회전수, 경제성 등을 고려하여 선정한다. 원동기는 습기 등을 차단할 수 있도록 외부를 보호할 수 있는 설비를 갖추고, 원활한 운전을 위하여 윤활을 할 수 있도록 하며 윤활유에는 그리스와 오일 등을 사용한다. 원심형송풍기는 토출압이 대부분 포기조의 수심에 의해 야기되는 정적저항(靜的抵抗)에 지배되기 때문에 가변회전수범위가 좁고, 송풍기자체적으로 유입부조절 등으로 비교적 용이하게 제어할 수 있으므로 원동기제어는 가급적하지 않는다. 용적형송풍기의 경우는 에너지절약을 위하여 1~2대를 이용하여 회전수제어를 하는 것이 바람직하다. 전동기의 외피형과 보호방식은 부하의 종류 및 설치장소의 상황에 따라 정해야 한다. 설치장소의 상황에 적합한 형식의 표준을 나타낸 것이다. 습기가 적고 통풍환기가 양호한 환경에서는 저렴한 값으로 보수가 용이한 개방형이 가장 적합하지만, 물방울의 영향을 받을 수 있는 곳에서는 방포말보호형(防泡沫保護形)이 좋다. 물이 스며들거나 습기가 현저한 곳에서는 전폐방수형(全閉防水形), 부식성 가스의 영향을 받을 우려가 있는 장소에서는 전폐외선형(全閉外扇形) 또는 전폐방부식형(全閉防腐蝕形)이 적당하다. 실외에 설치되는 전동기에는 전폐실외형(全閉室外形)이 사용된다. 또, 수중에서 사용하는 경우는 전폐수중형(全閉水中形)이 좋다. 더욱이 주택지 또는 시가지 등에서 특히 소음방지를 고려하는 경우는 저소음전동기를 사용한다. 또한 전압 600V 이하의 삼상유도전동기(200kW 이하)를 사용하는 경우에는 KS C 4202 규정 이상의 고효율기준을 만족하며 에너지소비율을 저감 개선하는 저탄소 녹색성장 품목으로 고효율전동기를 가급적 사용한다.